alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2025.03.103-112alternative-2617Research ArticleIV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА. 12. Водородная экономика. 12-4-9-0 Новые способы хранения водорода12. Hydrogen economy 12-4-9-0 Novel methods of hydrogen storageСпособ малотоннажного получения водорода с использованием плазмохимического реактораMethod for low-tonnage hydrogen production using a plasma-chemical reactorКузнецовА. Г.KuznetsovA. G.

Артемий Георгиевич Кузнецов, студент специалитета

кафедра «Плазменные энергетические установки»

105005; ул. 2-я Бауманская, д. 5; Москва

Область научных интересов: плазмохимические технологии, генераторы плазмы, низкотемпературная плазма

+7-901-581-25-71

Artemiy Georgievich Kuznetsov, student of the specialty

department «Plasma energy installations»

105005; Baumanskaya 2-nd, str., 5; Moscow

+7-901-581-25-71

Area of scientific interests: plasma-chemical technologies, plasma generators, low-temperature plasma

kuznetsovag@bmstu.ruШараповН. А.SharapovN. A.

Николай Алексеевич Шарапов, канд. техн. наук, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области низкотемпературной плазмы, доцент, кандидат технических наук

кафедра «Плазменные энергетические установки»

105005; ул. 2-я Бауманская, д. 5; Москва

Образование: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1985 г.; Область научных интересов: физика плазмы, плазменная медицина; Публикации: автор более 50 работ в области физики и техники низкотемпературной плазмы

Nikolay Alekseevich Sharapov, cand. tech. Sciences, laureate of the Prize of theGovernment of the Russian Federation in the field of low-temperature plasma, аssociate Professor, Candidate of Technical Sciences

Department «Plasma Energy Enterprises»

105005; Baumanskaya 2-nd, str., 5; Moscow

Education: Bauman Moscow State Technical University (1985); Area of scientific interests: plasma physics, plasma medicine; Publications: аuthor of more than 50 works in the field of low-temperature plasma physics and technology

ВороновВ. А.VoronovV. A.

Владимир Андреевич Воронов, канд. техн. наук, доцент, кандидат технических наук

кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения»

105005; ул. 2-я Бауманская, д. 5; Москва

Образование: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012 г.; Область научных нтересов:холодильная техника, машины низкотемпературной техники, теплообмен; Публикации: автор более 25 работ в области криогенной и холодильной техники

Vladimir Andreevich Voronov, PhD in Engineering, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences

Department of Refrigeration, Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Support Systems; Area of scientific interests: refrigeration engineering, low-temperature engineering machines, heat exchange; Publications: аuthor of over 25 works in the field of cryogenic and refrigeration engineering

105005; Baumanskaya 2-nd, str., 5; Moscow

Education: Bauman Moscow State Technical University (2012)

ДеньщиковД. С.DenshikovD. S.

Дмитрий Сергеевич Деньщиков, канд. техн. наук, доцент, кандидат технических наук

кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения»; Область научных интересов: физика плазмы, спектроскопия, математическое моделирование; Публикации: автор более 3 работ в области физики и техники высокотемпературной плазмы

105005; ул. 2-я Бауманская, д. 5; Москва

Образование: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 г.

Dmitriy Sergeevich Denshikov, PhD in Engineering, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences

Department of Refrigeration, Cryogenic Engineering, Air Conditioning and Life Support Systems; Area of scientific interests: plasma physics, spectroscopy, mathematical modeling; Publications: аuthor of over 3 works inthe field of of high-temperature plasma physics and technology

105005; Baumanskaya 2-nd, str., 5; Moscow

Education: Bauman Moscow State Technical University (2015)

Московский государственный технический университет им. Н. Э. БауманаРоссияN. E. Bauman Moscow State Technical University (BMSTU)Russian Federation20252004202503103112Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20252025Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2617

   В статье рассмотрены различные типы плазменных способов получения водорода. Описана установка по получению водорода на основе квазистационарной импульсной неравновесной плазмы. Представлено полученное с помощью хроматографа значение процентного содержания водорода в смеси. Приведены расчеты мощности, введенной в разрядный контур, а также количества энергии, затраченной на образование одной молекулы водорода. Энергия на образование одной молекулы водорода составляет 5,1 эВ. Было показано, что водород вплазмохимическом реакторе преимущественно образовывался как вторичный продукт реакции синтеза углеводородов, поскольку количество сажи, полученной на выходе, соответствует 5 % от общего числа водорода, полученного во время проведения эксперимента. Таким образом, доказана эффективность установки с точки зрения малотоннажного производства водорода, а также перспективы исследования возможности синтеза различных углеводородов на базе данного плазмохимического реактора.

   Various types of plasma methods for producing hydrogen are considered. A hydrogen production unit based on quasi-stationary pulsed nonequilibrium plasma is described. The value of the percentage of hydrogen in the mixture obtained using a chromatograph is presented. The power introduced into the discharge circuit and the amount of energy spent on the formation of one hydrogen molecule are calculated. The energy for the formation of one hydrogen molecule is 5,1 eV. It was shown that hydrogen in the plasma-chemical reactor was mainly formed as a secondary product of the hydrocarbon synthesis reaction, since the amount of soot obtained at the outlet corresponds to 5% of the total amount of hydrogen obtained during the experiment. Thus, the efficiency of the unit from the point of view of low-tonnage hydrogen production, as well as the prospects for studying the possibility of synthesizing various hydrocarbons based on this plasma-chemical reactor, are proven.

неравновесная плазмаводородимпульсный высокочастотный разрядплазмохимический реакторпиролиз метанаплазменный синтезnonequilibrium plasmahydrogenpulsed high-frequency dischargeplasma-chemical reactormethane pyrolysisplasma synthesisReferencesБабарицкий Л. И., Деминский М. А., Демкин С. А., Животов В. К. Эффект плазменного катализа при разложении метана // Химия высоких энергий. – 1999. – Т. 33. – № 1. – С. 49-56.Babaritsky L. I., Deminsky M. A., Demkin S. A., Zhivotov V. K. Effect of plasma catalysis in methane decomposition // High Energy Chemistry. – 1999. – Vol. 33. – No. 1. – Pp. 49-56.A. M. Ghorbanzadeh and N. S. Matin. Methane Conversion to Hydrogen and Higher Hydrocarbons by Double Pulsed Glow Discharge // Plasma Chemistry and Plasma Processing. – 2005.A. M. Ghorbanzadeh and N. S. Matin. Methane. Conversion to Hydrogen and Higher Hydrocarbons by Double Pulsed Glow Discharge // Plasma Chemistry and Plasma Processing. – 2005.S. L. Yao, E. Suzuki, N. Meng and A. Nakayama. A high-efficiency reactor for the Pulsed Plasma Conversion of Methane. – Japan, 2000.S. L. Yao, E. Suzuki, N. Meng and A. Nakayama. A high-efficiency reactor for the Pulsed Plasma Conversion of Methane. – Japan, 2000.R. K. Janev, D. Reiter // Phys. Plasmas. – 9(9): (2002);4071-4081.R. K. Janev, D. Reiter // Phys. Plasmas. – 9(9): (2002);4071-4081.Шарапов Н. А., Чуканов В. И., Дистанов Р. Р., Козлов Н. П., Пекшев А. В., Хоменко В. А., Вагапов А. Б., Дусалиева Р. Р. Исследование воздушного плазмохимического реактора для нового медицинского аппарата // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2013. – Вып. 10. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/plasma/1028.html (дата обращения 02. 09. 2024).Sharapov N. A., Chukanov V. I., Distanov R. R., Kozlov N. P., Pekshev A. V., Khomenko V. A., Vagapov A. B., Dusalieva R. R. Study of an air plasma-chemical reactor for a new medical device // Engineering Journal: Science and Innovation. – 2013. – Issue 10. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/plasma/1028.html (accessed September, 02. 2024).L. Bromberg, D. R. Cohn, A. Rabinovich, J. E. Surma, J. Verden. Compact plasmatron-boosted hydrogen generation technology for vehicular apphcation // International Journal of Hydrogen Energy. – 24 (1999):341-350.L. Bromberg, D. R. Cohn, A. Rabinovich, J. E. Surma, J. Verden. Compact plasmatron-boosted hydrogen generation technology for vehicular apphcation // International Journal of Hydrogen Energy. – 24 (1999):341-350.K. Iskenderova, P. Porshev, A. Gutsol, A. Saveliev, A. Fridman, L. Kennedy, T. Rufael. «Methane conversion into syn-gas in gliding arc discharge». Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – 2001, Orleans, p. 2849.K. Iskenderova, P. Porshev, A. Gutsol, A. Saveliev, A. Fridman, L. Kennedy, T. Rufael. «Methane conversion into syn-gas in gliding arc discharge». Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – 2001, Orleans, p. 2849.В. Д. Русанов, К. Этьеван, А. И. Бабарицкий и др. Эффект плазменного катализа на примере диссоциации метана на водород и углерод // ДАН. – 1997, т. 354, № 2, с. 213-215.V. D. Rusanov, K. Etivan, A. I. Babaritsky and others. The effect of plasma catalysis on the example of dissociation of methane on hydrogen and carbon // DAN. – 1997, vol. 354, No. 2, pр. 213-215.С. В. Потехин, Б. В. Потанкин, М. А. Деминский и др. Эффект плазменного катализа при разложении метана // ХВЭ. – 1997, т. 33, № 1, с. 59-66.S. V. Potekhin, B. V. Dankin, M. A. Deminsky and others. The effect of plasma catalysis during the decomposition of methane // HVE. – 1997, vol. 33, No. 1, pр. 59-66.A. Lemoine, J. Jurewicz. Fuel synthesis for fuel oxide fuel cells by plasma spouted bed gasification. 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – Vol. 7, p. 2873A. Lemoine, J. Jurewicz. Fuel synthesis for fuel oxide fuel cells by plasma spouted bed gasification. 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – Vol. 7, p. 2873Л. C. Полак, А. А. Овсянников, Д. И. Словенецкий, Ф. Б. Вурзель. Теоретическая и прикладная плазмохимия. – М.: Наука, 1975.L. C. Polok, A. A. Ovsyannikov, D. I. Slovenetsky, F. B. Wurzel. Theoretical and applied plasmochemistry. – M.: Science, 1975.Кобзев Ю. Н. Пути повышения эффективности использования газообразного топлива в энергетике и промышленности. Диссертация на соискание ученой степени доктора наук. – М. 1989.Kobzev Yu. N. Paths for increasing the efficiency of the use of gaseous fuel in the energy and industry. The dissertation for the degree of Doctor of Sciences. – M. 1989.В. Д. Русанов, А. А. Фридман. Физика химически активной плазмы. – М.: Наука, 1984.] V. D. Rusanov, A. A. Friedman. Physics of chemically active plasma. – M.: Science, 1984.Е. Баранов. Исследование неравновесных плазмохимических систем конверсии метана в сложные углеводороды. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. – М.: 2003.E. Baranov. The study of nonequilibrium plasmochemical systems of methane conversion into complex hydrocarbons. A dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. – M.: 2003.Н. Gladish Hydroc. Proc. Pet. Ref. – 1952. – Vol. 41, № 6 (159).Н. Gladish Hydroc. Proc. Pet. Ref. – 1952. – Vol. 41, № 6 (159).Chem. Week. – 1964. – Vol. 94, № 3, p. 65.Chem. Week. – 1964. – Vol. 94, № 3, p. 65.D. A. Maniero, P. F. Kienast. Westinghouse Eng. – 1966. – Vol. 26, № 3, р. 66.D. A. Maniero, P. F. Kienast. Westinghouse Eng. – 1966. – Vol. 26, № 3, р. 66.Жоров Ю. М. Кинетика промышленных органических реакций. – М: Химия, 1989.Zhorov Yu. M. Kinetics of industrial organic reactions. – M: Chemistry, 1989.Демкин С. А., Нестер С. А. Эффект повышения энергетической эффективности процесса конверсии метана в ацетилен в СВЧ разряде умеренного давления. – М: Препринт ИАЭ-5253/13, 1990.Demkin S. A., Nester S. A. The effect of increasing the energy efficiency of the process of methane conversion into acetylene in a microwave category of moderate pressure. – M: Preprint IAE-5253/13, 1990.Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию. – М.: Наука. – 1979, 474 с.Malyshev V. I. Introduction to experimental spectroscopy. – M.: Science. – 1979, 474 p.Демкин С. А. Экспериментальное исследование конверсии углеводородов в неравновесном СВЧ-разряде. – М: Автореферат диссертации к. ф.-м. н., 1998.Demkin S. A. Experimental study of hydrocarbons converting in a nonequilibrium microwave. – M: Abstract of the dissertation k. f. m. n., 1998.Plasma Reformer Fuel Cell System for Decentralized Power Applications by L. Bromberg et. al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 1997. – Vol. 22, No. 1, pp. 83-94.Plasma Reformer Fuel Cell System for Decentralized Power Applications by L. Bromberg et. al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 1997. – Vol 22, No. 1, pp. 83-94.A. Czernichowski, T. Czech, J. Miczeraczyk. Proc. of the First Int. Conf. on Adv. Oxidation Tech., London, Ontario, 1995, 246.A. Czernichowski, T. Czech, J. Miczeraczyk. Proc. of the First Int. Conf. on Adv. Oxidation Tech., London, Ontario, 1995, 246.Czernichowski A. «Glidarc I Assisted Partial Oxidation of Gaseous Hydrocarbons». Proc. of 14sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, 2-6 August 1999, Prague.Czernichowski A. «Glidarc I Assisted Partial Oxidation of Gaseous Hydrocarbons». Proc. of 14sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, 2-6 August 1999, Prague.В. Д. Русанов, А. И. Бабарицкий, Е. Н. Герасимов, В. К. Животов, Б. В. Потапкин, Р. В. Смирнов. Энергия электронов в импульсном псевдокоронном микроволновом разряде в процессе плазменного катализа // ДАН. – 1999, т. 366, № 3, с. 323.V. D. Rusanov, A. I. Babaritsky, E. N. Gerasimov, V. K. Zhivotov, B. V. Potapkin, R. V. Smirnov. Energy of electrons in a pulsed pseudo-core microwave discharge in the process of plasma catalysis // DAN. – 1999, vol. 366, No. 3, p. 323.А. И. Бабарицкий, Е. Н. Герасимов, С. А. Демкин, В. К. Животов, А. А. Книжник, Б. В. Потапкин, В. Д. Русанов, Е. И. Рязанцев, Р. В. Смирнов, Г. В. Шолин. Импульсно-периодический СВЧ-разряд как катализатор химической реакции // ЖТФ. – 2000, т. 70, № 11, с. 36-41.A. I. Babaritsky, E. N. Gerasimov, S. A. Demkin, V. K. Zhivotov, A. A. Knizhnik, B. V. Potapkin, V. D. Rusanov, E. I. Ryazantsev, R. V. Smirnov, G. V. Sholin. Impulse-periodic microwave category as a catalyst for a chemical reaction // ZhTF. – 2000, vol. 70, No. 11, pр. 36-41.А. И. Бабарицкий, И. Е. Баранов, С. А. Дёмкин, В. К. Животов, Б. В. Потапкин, В. Д. Русанов, Е. И. Рязанцев, К. Этьеван. Плазменный катализ процессов конверсии углеводородов // ХВЭ. – 1999, т. 33, № 6, с. 458-463.A. I. Babaritsky, I. E. Baranov, S. A. Demkin, V. K. Zhivotov, B. V. Potapkin, V. D. Rusanov, E. I. Ryazantsev, K. Etivan. Plasmical catalysis of hydrocarbons converting processes // HVE. – 1999, vol. 33, No. 6, p. 458-463.В. Potapkin, A. Babaritski, М. Deminski, V. Zhivotov, R. Smirnov, V. Rusanov. Plasma catalysis of hydrocarbon reactions in pulse microwave discharge. AIAA 99-3570 (American Institute of Aeronautics and Astronauts).В. Potapkin, A. Babaritski, М. Deminski, V. Zhivotov, R. Smirnov, V. Rusanov. Plasma catalysis of hydrocarbon reactions in pulse microwave discharge. AIAA 99-3570 (American Institute of Aeronautics and Astronauts).M. Deminski, V. Zhivotov, B. Potapkin, V. Rusanov. Plasma Assisted production of hydrogen from hydrocarbons. Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, Orleans, 2001, Prague.M. Deminski, V. Zhivotov, B. Potapkin, V. Rusanov. Plasma Assisted production of hydrogen from hydrocarbons. Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, Orleans, 2001, Prague.H. Tanaka, K. Sata. Combastion and Flame. – 1999, vol. 118, № 3, pр. 317-508.H. Tanaka, K. Sata. Combastion and Flame. – 1999, vol. 118, № 3, pр. 317-508.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.